CEC bezetting Ca/Mg/K

Beschrijving:

Het oppervlak van kleideeltjes en organische stof in de bodem heeft onder normale omstandigheden een negatieve lading, waardoor positief geladen ionen (de zgn. kationen) in de bodem, zoals calcium (Ca2+), magnesium (Mg2+) en kalium (K+) aan deze bodemdeeltjes worden gebonden. Onder zure omstandigheden verliezen de organischestofdeeltjes hun negatieve lading en daarmee hun vermogen kationen ten binden.  Het negatief geladen oppervlakte van de bodemdeeltjes heet het kationenadsorptiecomplex (in het engels: cation exchange capacity, ofwel CEC). De kationen aan het adsorptiecomplex zijn zwak gebonden en kunnen via omwisselreacties in de bodemoplossing terecht komen. Er is sprake van een evenwicht tussen de hoeveelheid kationen aan het adsorptiecomplex en die in de bodemoplossing. Er kunnen verschuivingen optreden in de verhouding tussen de kationen aan het adsorptiecomplex door veranderingen in de bodemoplossing, b.v. door een bemesting of bekalking (zie verder) of door de onttrekking van kationen uit de bodemoplossing door opname door een gewas.      

Bij de toediening van kalkmeststoffen zal de toegediende Ca en Mg zorgen voor een verschuiving in de bezetting van de CEC met Ca, Mg, K. De plek die de H+ protonen innemen aan het adsorptiecomplex wordt opgevuld door de kationen, waarbij er door verdringen ook een herverdeling van de hoeveelheid Ca, Mg, K en Na plaatsvindt.

De invloed van de kalkmeststof op de pH van de bodem wordt niet veroorzaakt door de Ca-ionen, zoals vaak wordt gedacht. Het is het begeleidende base-ion dat zorgt voor de pH verhoging. De base, zoals carbonaat (CO3-), oxide (O2-), hydroxide (O-)of silicaat (SiO32-) reageert met de zure H+ protonen tot het neutrale koolzuur of water.  Daarbij worden de H+ ionen die aan het adsorptiecomplex gebonden waren omgewisseld voor andere positief geladen anionen, met name de Ca2+ (of Mg2+) ionen uit de kalkmeststof. Onderstaande figuur geeft weer wat er gebeurt bij toediening van een kalkmeststof aan een grond.

Bij het bekalken zal zich een nieuw evenwicht instellen tussen de kationen Ca, Mg, K en Na aan het adsorptiecomplex.  Het adsorptiecomplex is zelf negatief geladen en trekt daardoor positief geladen kationen zoals Ca, Mg, K, Na en H aan.  Het relatieve aandeel van een kation aan hetadsorptiecomplex wordt bepaald door de concentratie van dat kation in de bodemoplossing, en daarnaast door de omvang van de lading en de grootte van het kation.  Tweewaardig geladen kationen als Ca2+ en Mg2+ worden sterker aangetrokken dan eenwaardig geladen ionen als K+ en Na+. Bij kationen met een gelijke lading bepaalt de straal van het kation de sterkte van de binding. Ca is in oplossing (gehydrateerde vorm=kation + omringende watermoleculen) kleiner dan Mg, en K is kleiner dan Na. De aantrekkingskracht van de kationen neemt daarmee af in de volgorde Ca2+ > Mg2+ > K+ > Na+.

Belang en adviezen

Het effect van bekalken op de bezetting van de CEC met Ca, Mg en K kan een rol spelen bij de keuze voor een meststof.

Ca is van belang voor een goede bodemstructuur op kleigronden. Bij het bekalken van kleiige gronden met een laag gehalte koolzure kalk kan de Ca-bezetting aan de CEC verhoogd worden door te kiezen voor kalkmeststoffen met een hoog aandeel Ca.

Op gronden met een lage Mg toestand en een (dreigende) Mg-deficiëntie in het gewas kan gekozen worden voor kalkmeststoffen met een hoog aandeel Mg ten opzichte van Ca. In het algemeen geven kalkmeststoffen met Mg minder structuurverbetering dan kalkmeststoffen met Ca. Gips is geen kalkmeststof maar bevat Ca en kan worden ingezet om de Ca-bezetting aan het adorptiecomplex te verhogen (Zie beïnvloeding van structuur met Ca). Voor dat doel werkt het sneller dan een kalkmeststof. Gebruik van gips wordt afgeraden op Mg-deficiënte gronden.